[发明专利]一种储能电池组诊断和维护系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车电池技术领域，尤其是指一种储能电池组诊断和维护系统及方法。

背景技术

大型电池储能在电力、后备电源和电动汽车上应用规模大，往往是数百节电池串联使用。经过多年的发展，一部分电池在服役，一部分电池已经面临退运或已经退运。无论是在役电池还是退运电池，都存在电池闲置、缺乏有效管理现象。

当电池管理系统故障致使电池出现过充、过放等现象，或电池本身由于短路、热失控等意外情况发生，以及缺乏有效管理的长期闲置电池，都会使电池出现低电压现象。虽然有管理系统存在，但电池组整体电压很低时管理系统只能发出报警信号，不能进一步阻止电池性能恶化。此时储能系统安全性和可靠性大幅度下降。

而退运电池一般会拆除电池管理系统，电池因自放电容量下降而无法及时补充电，电池濒临报废，二次利用价值可能丧失。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中储能电池串联的电池有部分在长时间使用后会有面临退运或已经退运的情况，现有的电池管理系统无法及时维护或维护效果较差的缺点，提供一种储能电池组诊断和维护系统及方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

一种储能电池组诊断和维护系统，包括：

储能电池组模块，由若干节单体电池串联组成；

BMU模块，用于采集储能电池组模块的总电压和各单体电池的单体电压、主电路电流、电池温度，并向主控模块传送单体电压、主电路电流、电池温度信息；

主控模块，用于接收单体电压、主电路电流、电池温度信息，并根据单体电压、主电路电流、电池温度信息筛选单体电池，筛选的单体电池包括合格电池和不合格电池；

维护模块，用于接收主控模块发出的不合格电池的信息并对不合格电池进行维护，并将维护的信息返回发送至主控模块。

作为一种优选方案，主控模块内还设有存储单元，存储单元用于储存主控模块的筛选信息。

作为一种优选方案，维护模块包括控制芯片、控制电路、功率传输电路、开关阵列、电流采集电路和温度采集电路，控制芯片与控制电路相连接，控制电路同时与功率传输电路、开关阵列、电流采集电路和温度采集电路相连接。

作为一种优选方案，功率传输包括一个反激变压器和若干个开关管，其中开关管组成开关阵列，反激变压器的原边绕组N₁连接到功率总线，副边绕组N₂与开关阵列连接，开关管串接到原边绕组的非同名端，开关阵列与电池组连接。

作为一种优选方案，反激变压器为单向反激变压器。

单向反激变压器的参数如下：

匝数比

式中n₁、n₂分别为原、副线圈匝数，V₁、V₂分别为反激电压和输出电压；

系统采用充电直流内阻表征电池脉冲功率特性；维护模块脉冲充电电流为BMS系统均衡电流的2倍，对低电压电池的维护电流与BMS(电池管理系统)系统均衡电流相同，以减小对电池组的损伤，最大限度利用BMS系统资源，降低本发明系统复杂度。

维护模块通过控制PWM占空比实现功率传输电路输出不同电流，能分别满足充电直流内阻测试和充电维护所要求的电流输出，同时降低了电路复杂度，节约了成本。

主控模块与维护模块、主控模块与BMU之间通过CAN通讯，并接入BMS通讯网络，实现了系统内部模块之间及与外部系统的快速、实时信息交互。

一种储能电池组诊断和维护方法，包括以下步骤：

步骤1，BMU模块采集储能电池组模块的各单体电池的电压，让后BMU模块将各单体电池的电压信息传送至主控模块；

步骤2，主控模块根据各单体电池的电压信息，将单体电池进行分类，根据设定的分界阈值电压，将电压大于或等于分界阈值电压的单体电池定为合格电池，将电压小于分界阈值电压的单体电池判定为不合格电池；

步骤3，主控模块计算不合格电池的单个直流内阻值，并计算合格电池的平均直流内阻值，并将单个直流内阻值和平均直流内阻值相比较，若单个直流内阻值和平均直流内阻值的比值大于设定的值，则判断该直流内阻值对应的不合格电池为需要报废处理的电池，然后主控模块发出报警，若单个直流内阻值和平均直流内阻值的比值小于设定的值，则判断该直流内阻值对应的不合格电池为可维护的电池，主控模块发送信号至维护模块，跳转至步骤4；